| Casimir Faience | |
|---|---|
| Kazimierz Fajans | |
| Data nașterii | 27 mai 1887 |
| Locul nașterii | Varșovia , Regatul Poloniei |
| Data mortii | 18 mai 1975 (87 de ani) |
| Un loc al morții | Ann Arbor , Michigan , SUA |
| Țară | |
| Sfera științifică | Chimie Fizica |
| Loc de munca | |
| Alma Mater | |
| Grad academic | Profesor |
| Premii și premii | membru al Societății Americane de Fizică [d] |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Kasimir Fajans (născut Kasimir Fajans; 1887–1975) a fost un chimist fizician și radiochimist american de origine poloneză-evreiască. A avut o mare contribuție la dezvoltarea radiochimiei , a studiat rolul polarizării ionice în caracterizarea elementelor, proprietățile lor fizice și chimice.
Casimir Fajans s-a născut la Varșovia, Polonia, la 27 mai 1887. A fost al doilea dintre cei cinci copii născuți din evreii Herman și Wanda (Wolberg) Fajans. Limba lor de zi cu zi era mai degrabă poloneză decât idiș .
Părinții au avut rude care au obținut succes în diverse domenii: știință, medicină, muzică, fotografie, au fost membri ai guvernului, au participat la mișcările patriotice poloneze.
În copilărie, Faianta a fost predată acasă de profesori particulari timp de câțiva ani. Mai târziu, s-a mutat la facultate, unde a avut o părtinire în științele naturii. Întrucât Polonia la acea vreme făcea parte din Imperiul Rus, în toate școlile era obligatoriu să folosească numai limba rusă, iar poloneză nu avea voie să fie vorbită.
Primul eveniment legat de activitatea științifică a Faianței a avut loc când avea nouă ani, în timp ce se relaxa cu familia într-o stațiune de vară. Tatăl său a adus înapoi cărți despre noile raze X descoperite . Primele fotografii ale oaselor mâinii umane din aceste cărți au făcut o mare impresie asupra Faiencei.
Între timp, situația politică din Polonia a început să se deterioreze. Chiar și la nivel universitar, toate disciplinele trebuiau predate în limba rusă, iar admiterea studenților evrei era restricționată. Prin urmare, Faience a decis să părăsească Polonia. Cu aprobarea tatălui său, a decis să intre la Universitatea din Leipzig , intenționând să studieze biologia. Dar curând i-a plăcut chimia și și-a pierdut interesul pentru biologie. Acest lucru s-a întâmplat probabil, printre altele, printre profesorii săi s-a numărat și faimosul Wilhelm Ostwald , care a fost profesor de chimie la universitate.
Atmosfera științifică de la facultatea din Leipzig s-a dovedit a fi foarte motivantă, iar Fajans a încercat să participe la cât mai multe seminarii. Chiar dacă nu a înțeles mare lucru la aceste seminarii, a apreciat oportunitatea de a întâlni oameni de știință eminenti.
Ostwald s-a pensionat în 1907. Aceasta, la rândul său, a dus la plecarea altor profesori celebri, printre care M. Bodenstein și R. Luther . În același an, Faience s-a mutat la Heidelberg , unde a studiat sub Georg Bredig . Acest om de știință era interesat de cataliză, un domeniu nou la granița dintre chimia fizică și chimia organică, care era în concordanță cu interesele Faience. Ca urmare a colaborării sale cu Bredig, Fajans și-a luat doctoratul și a fost distins cu Premiul Victor Meyer în octombrie 1909. În ultimul său semestru la Heidelberg, Fajans a cunoscut-o pe Salome Kaplan, o studentă la medicină cu care s-a căsătorit curând.
Fajans a simțit o lipsă de cunoștințe în domeniul chimiei organice, așa că a decis să continue să lucreze în acest domeniu pentru a folosi cunoștințele acumulate în domeniul chimiei fizice. A aplicat pentru o bursă postdoctorală cu Emil Fischer . Fischer nu avea locuri libere în laborator, așa că Faience a început să lucreze cu Richard Illstater în Zurich. Faianța a devenit curând deziluzionată de chimia organică. A descoperit că nu-i plăcea gradul înalt de empirism care predomina atunci în chimia organică. Prin urmare, Fajans a ajuns la concluzia că domeniul său de studiu nu ar trebui să fie organic, ci chimie fizică. Prin urmare, a decis să aplice pentru un post postuniversitar la laboratorul lui Rutherford din Manchester . Faience și Salome Kaplan s-au căsătorit înainte de a pleca în Anglia.
Rutherford a avut capacitatea de a folosi experimente foarte simple pentru a obține rezultate importante. Fără îndoială, admirația lui Faience pentru acest om de știință remarcabil și metodele sale de lucru i-au influențat propria metodologie viitoare în studiul atomilor, moleculelor, lichidelor și solidelor.
Faience trebuia să se întoarcă la Heidelberg după ce își terminase munca la Manchester. Cu toate acestea, mentorul său doctoral Bredig l-a urmat pe Fritz Haber la Karlsruhe și, în 1911, l-a invitat pe Fajans să i se alăture ca asistent șef. Invitația a fost acceptată. Dar nu exista o școală de medicină în Karlsruhe unde Salome să-și poată finaliza studiile, așa că a rămas la Manchester, în timp ce Fajans o vizita din când în când.
Împreună cu studenții săi din Karlsruhe, Fajans a reușit să facă pași mari în dezvoltarea radiochimiei. După ce a citit regula Lucas-Lerch privind dezintegrarea radioactivă (regula conform căreia toate elementele care emit radiații devin mai nobile), Fajans a spus că acest lucru nu poate fi adevărat. La sfârșitul anului 1912, Fajans a făcut afirmația că numai degradarea beta duce la formarea unui element mai nobil. Acest lucru a dus, la rândul său, la descoperirea celebrei legi a deplasărilor radioactive .
Cu ajutorul legii deplasării, Fajans a descoperit (cu Hering ) elementul numărul 91 sub forma unuia dintre izotopii săi de scurtă durată, care a fost numit brevium. Din păcate, Otto Hahn și Lise Meitner sunt de obicei creditați cu descoperirea acestui element ( protactiniu ). Ei au făcut această descoperire la cinci ani după Faience, pe baza cercetărilor sale.
Faianta a descoperit o altă regulă importantă în radiochimie. Era relația dintre masa atomică și stabilitatea izotopilor radioactivi (sau membrii galaxiei, așa cum au numit inițial Fajans astfel de grupuri). Această regulă a început să capete importanță abia în anii 1940 odată cu dezvoltarea fizicii nucleare .
Odată cu izbucnirea Primului Război Mondial în 1914, situația din Karlsruhe s-a înrăutățit. Majoritatea studenților au fost nevoiți să părăsească universitatea. Faianta, subiect rusesc, nu avea voie sa predea, ci doar sa lucreze intr-un laborator. În fiecare zi trebuia să se înregistreze la secția de poliție.
Înainte de sfârșitul războiului, Polonia a devenit o țară independentă și Fajans avea o oarecare speranță să obțină un loc la Universitatea din Varșovia , însă acest lucru nu s-a întâmplat. Nernst din Berlin și-a exprimat interesul ca Faience să i se alăture, dar în curând a apărut o altă ofertă și Faience, la invitația lui Willstetter , a mers la Universitatea din München în loc de Berlin . Richard Willstetter, care l-a succedat lui Adolf von Bayer , a recunoscut importanța chimiei fizice, așa că în 1917 i-a oferit lui Faience un post la universitate.
La sosirea la Munchen, Fajans, în loc de radiochimie, au început să studieze factorii care determină legăturile chimice și proprietățile atomilor și moleculelor în stare solidă, lichidă și gazoasă. Se poate spune că aici a început cariera lui Faience în chimia fizică. S-a întors să lucreze în radiochimie la numai aproape 20 de ani de la plecarea sa din Germania.
În 1928, Fajans și-a publicat ideile despre importanța polarizării reciproce a anionilor și cationilor . Aceasta a devenit o temă recurentă a cercetării sale pe tot parcursul carierei sale. Fajans a tratat teoria populară de atunci a aditivității razelor ionice cu dispreț nedissimulat.
Prelegerile lui Faience de la Universitatea Cornell în 1930 și publicarea lor ulterioară au oferit publicului american mai multă expunere la munca lui. În același timp, Faience a primit vestea bună că Fundația Rockefeller a decis să finanțeze un nou Institut de Chimie Fizică din Munchen, avându-l ca director pe Faience. A fost construit în 1932 și a constat dintr-o clădire cu trei etaje bine echipată, cu o terasă pe acoperiș pentru găzduirea oaspeților și ceaiurile de laborator după-amiaza.
Din păcate, Faience nu era destinat să se bucure de noul său institut pentru mult timp. Ascensiunea lui Hitler a însemnat că el și familia lui vor trebui, mai devreme sau mai târziu, să părăsească Munchen. Fundația Rockefeller a fost optimistă că regimul fascist va cădea curând și ia cerut lui Faience să aștepte cu răbdare. Totuși, nu au apărut studenți noi, iar soția lui Faience a fost nevoită să-l ajute în laborator. Cunoscuții lor au fost marcați și trimiși în lagăre de concentrare. În 1934, Fajans a publicat una dintre ultimele sale lucrări scrise în Germania într-un jurnal german de chimie fizică și a fost forțat să părăsească acea țară în anul următor.
Edgar, fiul cel mare al lui Faience, s-a născut la Manchester, așa că Faience ar fi putut obține cetățenia engleză. Tocmai și-a terminat doctoratul la Frankfurt și a putut să călătorească la Londra pentru a lucra cu . F.D. Donnan . Tânărul Stefan, născut la Munchen, a fost trimis la un internat privat din Cambridge . Faience nu trebuia decât să-și găsească un loc de muncă potrivit. Numirea pe o bursă de un an la Cambridge i-a permis să finalizeze unele dintre studiile sale. Înainte de a părăsi Munchen, i s-a oferit un post de profesor la Universitatea din Michigan , iar în 1936 Faience a ajuns la Ann Arbor împreună cu soția și fiul său cel mai mic .
Spre deosebire de Europa, în cercurile chimice americane s-a acordat relativ puțină atenție subiectului polarizării ionice, care a fost punctul central al multor lucrări ale lui Faience. Rolul polarizării ionice în determinarea stării, reactivitatii, solubilității și structurilor cristaline ale elementelor și compușilor a fost în mare măsură ignorat. În schimb, regulile „raportului de rază” au fost utilizate pe scară largă pentru a explica unele dintre aceleași fenomene, deși caracterizarea de către Faience a unor compuși simpli precum halogenurile de cesiu și taliu nu se potrivea cu această teorie. Teoria perechilor de electroni - octeți , efectul mezomer , rezonanța și hibridizarea au fost limbajul științific general și au asigurat unificarea calitativă a întregii chimie. Cu toate acestea, cercetătorii americani nu au folosit adesea această terminologie în munca lor și au implicat un grad îndoielnic de ridicat de fundamentare mecanică cuantică a unor afirmații calitative.
Majoritatea cercetărilor inițiale efectuate de Fajans și studenții săi de la Michigan s-au concentrat pe radiochimie. Acest lucru a fost facilitat de accesul gratuit la ciclotronul adânc subteran din clădirea Facultății de Fizică. Prezența ciclotronului a jucat un rol important în decizia lui Faience de a se muta în Michigan.
De asemenea, în 1940 se credea că el, la fel ca Soddy , Born , Gaber și Hahn înaintea lui, va câștiga Premiul Nobel. Totuși, premiul a fost suspendat între 1940 și 1942, iar din motive necunoscute nu l-a primit ulterior. Faience a fost un candidat pentru includerea în Proiectul Manhattan , dar faptul că avea rude apropiate în Polonia a exclus acest lucru.
Instrumentele electronice introduse în laboratorul de radiochimie în cei 20 de ani care trecuseră de la cercetările sale anterioare nu au fost ceva deosebit pentru el, iar interesul său pentru acest domeniu a dispărut curând.
La aproximativ cinci ani după sosirea lui Faience în Michigan, Theodore Berlin a devenit unul dintre doctoranzii săi . Acest om era interesat de chimia teoretică și fizică, iar colaborarea sa cu Faience a condus la ultima contribuție majoră a lui Faience la chimia fizică, teoria cuantică a legăturilor și structurii chimice.
Anii 1945-1960 sunt probabil perioada celei mai prolifice lucrări a Faience din Statele Unite, în mare parte ca urmare a colaborării sale cu comunitatea chimică industrială. Colaborarea sa din 1944 până în 1947 cu Glass Science Research Foundation, care reprezenta companii din industria sticlei, a condus la o lucrare în colaborare cu Norbert Kreidl despre teoria formării sticlei [1] . Această colaborare fructuoasă în industria sticlei a luat sfârșit la patru ani de la înființare din motive antitrust.
Fajans nu a văzut teoria sa cuantică ca pe o teorie cantitativă complexă a conexiunii și structurii. Dar era foarte ferm în convingerea sa că era superior conceptelor calitative ale teoriei legăturilor de valență utilizate pe scară largă la acea vreme și mai în concordanță cu teoria fizică fundamentală (inclusiv mecanica cuantică ).
Spre deosebire de comunitatea industrială, comunitatea academică americană a fost în mare parte ostilă sau, în cel mai bun caz, indiferentă față de teoria cuantică a lui Faience. După cum a menționat Gurvich :
„În cea mai mare parte, comunitatea științifică a văzut această teorie ca pe o greșeală a unui mare om de știință, ca pe o încercare zadarnică de a inversa cursul științei. În cel mai bun caz, teoria cuantilor a fost trecută sub tăcere”.
Unul dintre principalele motive pentru impactul minim al Faience asupra societății academice americane a fost dominația chimiei organice și organometalice în cercurile chimiei americane și neglijarea relativă a chimiei clasice în stare solidă, așa cum a fost dezvoltată în Europa continentală după Primul Război Mondial. Acest lucru i-a făcut pe colegii săi americani să nu aprecieze și să nu înțeleagă mare parte din munca sa de pionierat pe tema polarizării ionice.
Fajans a fost nemulțumit că, spre deosebire de mulți dintre colegii săi din radiochimie, nu a primit Premiul Nobel. Poate că și premiul Nobel pentru Odd Hassel , care a fost asistentul lui Faience la München, l-a supărat, pentru că nu îl considera unul dintre studenții săi de seamă. Desigur, pentru Faience i-a fost greu să accepte premiul lui Pauling , cu care a fost atât de des de acord în teoria legăturii chimice.
După un an de concediu sabatic, Faience a devenit profesor onorific în 1957. După pensionare, a continuat să scrie în mod activ despre polarizarea ionică și teoria cuantică până la începutul anilor 1970. Faience a murit pe 18 mai 1975 din cauza unor probleme cardiace și renale. Soția sa, Salome, a menținut legătura cu mulți dintre foștii săi studenți și prieteni până la moartea ei în 1982.
Fajans și-a scris teza de doctorat la Heidelberg despre „Separarea parțială a izomerilor stereochimici prin cataliză asimetrică” [2] . Descoperirea sa în timpul acestei lucrări a decarboxilării țintite a acidului camforic a fost prima utilizare a unui compus sintetic pentru a imita proprietățile catalitice stereospecifice ale enzimelor.
La Manchester, munca lui Fajans a inclus descoperirea ramificării în transformările radioelementelor și măsurarea timpilor de înjumătățire de ordinul 10 -1 și 10 -3 secunde și au condus la publicații comune cu Moseley și Macover [3] [4] .
Faianta a fost unul dintre primii care au ajuns la concluzia că greutatea atomică a unui element nu este o constantă fundamentală, așa cum credeau mulți. Împreună cu Lambert și Richards, a determinat greutatea atomică a plumbului obținut din minerale radioactive și a comparat-o cu cea a plumbului obișnuit. Rezultatul a fost următorul: plumbul din noua probă de minereu a avut o greutate atomică mai mică, 206,5, comparativ cu 207,2 pentru plumbul convențional. Regulile pentru co-precipitarea celor mai mici concentrații de radioelemente au fost formulate și de Fajans și P. Beer . Ele au fost confirmate de Fritz Panet și completate de Fajans și colegii săi și de Otto Hahn între 1913 și 1926 [5] [6] .
Unul dintre primele roade ale muncii lui Faience în chimia fizică a fost dovada experimentală a ceea ce ar trebui să fie numit ciclul termochimic Born-Fajans-Haber . Studiul a fost publicat în 1919 [7] . Studiile termochimice ale Faiencei s-au extins și la diamant, grafit, compuși alifatici și aromatici.
Încă din 1920, Fajans și H. Grimm, ca rezultat al studiului halogenurilor de sodiu și potasiu, au recunoscut eroarea atribuirii de raze constante ionilor. Până în 1923, pe baza lucrărilor ulterioare cu Georg Jos, el a propus o dependență a razei anionului de efectul de polarizare al cationului [8] . Se poate observa că Fajans a expus și a practicat o formă de teorie a câmpului cristalin cu decenii înainte ca aceasta să fie aplicată la tranzițiile spectroscopice dd. Încă din 1925, Fajans a prezis că NaF (și nu CsF, așa cum a scris Coulson) va fi cea mai polară dintre halogenurile de metale alcaline, iar 38 de ani mai târziu acest lucru a fost confirmat experimental de cercetătorii canadieni.
Alte studii ale lui Fajans în timpul lucrării sale la München au vizat fotochimia [9] , absorbția coloranților, studii refractometrice ample [10] .
Termenul cuantic a fost introdus public în lucrările lui Faience și Berlin la reuniunea de primăvară a Societății Americane de Chimie din Detroit în 1943. Fajans și Berlin au propus-o ca fiind cantitatea care descrie cel mai exact teoria „grupurilor de electroni cuantificați în raport cu una sau mai multe sarcini sau nuclee pozitive”. Astfel, cuanticula cationului de sodiu a fost prezentată sub formă de Na 1+ deja familiară nouă ca o abreviere validă pentru (Na 11+ )1 2 2 8 , iar Cl 1- - pentru quanticulul care apare frecvent al anion asemănător argonului (Cl 17+ )1 2 2 8 3 8 . Electronii cuanticulului binuclear au fost identificați prin numere romane I, II, ca în N 2 = N 5+ (I 2 II 8 )N 5+ , pentru a-i deosebi de numerele cuantice familiare Bohr și Hand-Mulliken. Teoria, care a rezultat din studiul îndelungat al Faience privind polarizarea și deformarea ionilor și compararea moleculelor precum H 2 și Li 2 , a folosit conceptele de modificări continue și discontinue în distribuția electronilor în timpul formării moleculelor, ceea ce a condus la o modificare în cuantificarea densității electronilor în raport cu nucleele încărcate pozitiv.
În 1951, a fost publicat un articol care rezumă lucrările lui Fajans și Berlin asupra quanticulelor [11] . În articol se vorbea despre molecule homonucleare și heteronucleare și despre prezența regiunilor de legare și anti-legare în spațiul dintre nuclei. Lucrarea a confirmat, de asemenea, validitatea teoremei Gelman-Feynman , care fusese atacată anterior de Coulson și alți oameni de știință.
Faience și Stephen Barber au efectuat un studiu asupra paharelor cu oxid de bor. Rezultatele lor au fost publicate în 1952 [12] . Articolul a vorbit despre inadecvarea teoriei rețelelor în caracterizarea stărilor ochelarilor la temperaturi scăzute și moderate. S-a propus o structură moleculară cu legături slabe, care s-au întărit treptat la temperaturi mai ridicate. Fajans și Stephen Barber au sugerat că oxidul de bor în unele cazuri se comportă ca și cum ar avea o structură similară cu cea a P 4 O 10 . Deși J.D. Mackenzie și alți cercetători nu au fost de acord cu această interpretare controversată, Fajans și Barber au găsit susținători, inclusiv N.N. Sobolev și colegii săi din Rusia.
Tatăl său, Herman Faience, chipeș, binevoitor și iubit de toată lumea, a fost un om de afaceri de succes care reprezenta marea companie de textile Geiers. Astfel de activități l-au făcut pe tatăl meu să realizeze contribuția chimiei la tehnologia vopsirii. Este clar că și-a dorit foarte mult ca fiul său să continue să studieze chimia coloranților și să se angajeze într-o fabrică de textile. Faianta, însă, era mai interesată de știința pură decât de tehnologie. Este interesant de observat că profesorul de fizică al tatălui lui Faience a fost tatăl lui Marie Skłodowska-Curie .
Casimir Fajans a avut doi fii: Edgar și Alan. Edgar Fajans, după ce a făcut o carieră în British Borax, s-a mutat în Statele Unite ale Americii după moartea tatălui său și a devenit șef al diviziei de cercetare a American Potash și apoi Imperial Chemical Industries. Stefan Fajans si-a luat doctoratul in Michigan si apoi la Universitatea din Michigan a devenit profesor de medicina interna si seful departamentului de endocrinologie si metabolism, specializat in studiul diabetului. A devenit profesor onorific în 1988.
Faianta cerea elevilor să fie critici cu privire la explicarea fenomenelor chimice. Era sceptic cu privire la metodele de predare care existau în Statele Unite la acea vreme. Nu putea înțelege cum poate un student să absolve liceul fără să studieze fizica, o materie pe care o considera chiar mai importantă decât chimia.
Faianța nu a aderat la un program specific, iar prelegerile sale erau pline de digresiuni. Prin urmare, studenților care abia începeau să studieze disciplinele chimice le-a fost greu să asimileze materialul. În ciuda acestui fapt, prelegerile lui Faience au oferit ocazia de a studia materialul la un nivel mai profund. În plus, ușa biroului său era mereu deschisă oricărui student.
Faience era un bun lector, așa că a fost invitat să țină prelegeri la diferite universități: Columbia University, Harvard, Yale, Princeton, Chicago și alte universități din SUA.
Colegi din Manchester: J. Chadwick, C. G. Darwin, G. von Hevesy, G. N. Antonov, W. Macover și H. G. Moseley.
Colegi la München: W. Roentgen, profesor de fizică experimentală; A. Sommerfeld, profesor de fizică teoretică; P. Groth, profesor de mineralogie și cristalografie; O. Henigschmidt, profesor de chimie analitică.
Critica lui Faience față de colegii săi de știință a creat o înstrăinare tot mai mare față de el în comunitatea științifică. Nici Fajans nu a avut relații bune cu editorii revistelor americane. Unii editori nu au înțeles conceptele lui Faience, iar alții nu au vrut să lase părerile sale să zdruncine barca conceptelor științifice consacrate. Chiar și articolul cheie al lui Berlin din 1951 a primit mai multe respingeri înainte de a fi publicat. Implicarea lui Faience în revizuirea cărților publicate s-a dezvoltat într-o rivalitate între el și editor.
De asemenea, este necesar de remarcat atitudinea inflexibilă a Faiencei față de forma, lungimea și conținutul articolelor. William Kieffer, editor la Journal of Chemistry Education, a devenit odată interesat de publicarea unei versiuni puțin mai scurte a lucrării germane a lui Faience, care a apărut în Chimia. Aceasta a fost o oportunitate excelentă pentru Faience de a avea opiniile sale mai larg răspândite, dar a refuzat categoric orice abreviere și articolul nu a fost publicat.
Pe măsură ce se apropia pensionarea, prezența lui Fajans la seminariile de chimie fizică a devenit din ce în ce mai insuportabilă. Era înclinat să întrerupă și să întrebe vorbitorul în orice moment. Critica lui agresivă a înăbușit discuțiile libere.
Faianta necesita munca experimentala care sa nu puna in pericol descoperirile. Studenților săi le-a dat exemple de date care se presupune că aveau o acuratețe mare, dar care de fapt nu au fost așa din cauza utilizării de reactivi impuri. Căuta în permanență surse mai sigure de date experimentale necesare pentru a-și verifica rezultatele, iar când datele le contraziceau, era gata să-și recunoască greșeala. Cunoștințele sale despre non-ficțiune legate de domeniul său de interes erau enciclopedice, spre disperarea celor care se așteptau să-l găsească mai puțin cunoscător.
„Premiul Casimir Fajans” pentru o teză de doctorat remarcabilă în chimie a fost înființat la Universitatea din Michigan în 1956 în onoarea sa.
Hramov, Yu . A. I. Akhiezer . - Ed. al 2-lea, rev. si suplimentare — M .: Nauka , 1983. — S. 272. — 400 p. - 200.000 de exemplare.
Holmes RE Kasimir Fajans (1887–1975): omul și opera sa // Bull. Hist. Chim., 1989, v. 4, p. 15-21;
Holmes RE Kasimir Fajans (1887–1975): omul și opera sa // Bull. Hist. Chim., 1990, v. 6, p. 7-15.